package com.peng.graph;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;

public class Graph {

  private ArrayList<String> vertexList; //存储顶点集合
  private int[][] edges; //存储图对应的邻结矩阵
  private int numOfEdges; //表示边的数目
  //定义给数组boolean[], 记录某个结点是否被访问
  private boolean[] isVisited;

  public static void main(String[] args) {
    //测试一把图是否创建ok
    int n = 8;  //结点的个数
    //String Vertexs[] = {"A", "B", "C", "D", "E"};
    String Vertexs[] = {"1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8"};

    //创建图对象
    Graph graph = new Graph(n);
    //循环的添加顶点
    for(String vertex: Vertexs) {
      graph.insertVertex(vertex);
    }

    //添加边
    //A-B A-C B-C B-D B-E
//		graph.insertEdge(0, 1, 1); // A-B
//		graph.insertEdge(0, 2, 1); //
//		graph.insertEdge(1, 2, 1); //
//		graph.insertEdge(1, 3, 1); //
//		graph.insertEdge(1, 4, 1); //

    //更新边的关系
    graph.insertEdge(0, 1, 1);
    graph.insertEdge(0, 2, 1);
    graph.insertEdge(1, 3, 1);
    graph.insertEdge(1, 4, 1);
    graph.insertEdge(3, 7, 1);
    graph.insertEdge(4, 7, 1);
    graph.insertEdge(2, 5, 1);
    graph.insertEdge(2, 6, 1);
    graph.insertEdge(5, 6, 1);



    //显示一把邻结矩阵
    graph.showGraph();

    //测试一把，我们的dfs遍历是否ok
    System.out.println("深度遍历");
    graph.dfs(); // A->B->C->D->E [1->2->4->8->5->3->6->7]
//		System.out.println();
    System.out.println("广度优先!");
    graph.bfs(); // A->B->C->D-E [1->2->3->4->5->6->7->8]

  }

  //构造器
  public Graph(int n) {
    //初始化矩阵和vertexList
    edges = new int[n][n];
    vertexList = new ArrayList<String>(n);
    numOfEdges = 0;

  }

  //得到第一个邻接结点的下标 w
  /**
   *
   * @param index
   * @return 如果存在就返回对应的下标，否则返回-1
   */
  public int getFirstNeighbor(int index) {
    for(int j = 0; j < vertexList.size(); j++) {
      if(edges[index][j] > 0) {
        return j;
      }
    }
    return -1;
  }
  //根据前一个邻接结点的下标来获取下一个邻接结点
  public int getNextNeighbor(int v1, int v2) {
    for(int j = v2 + 1; j < vertexList.size(); j++) {
      if(edges[v1][j] > 0) {
        return j;
      }
    }
    return -1;
  }

  //深度优先遍历算法
  //i 第一次就是 0
  private void dfs(boolean[] isVisited, int i) {
    //首先我们访问该结点,输出
    System.out.print(getValueByIndex(i) + "->");
    //将结点设置为已经访问
    isVisited[i] = true;
    //查找结点i的第一个邻接结点w
    int w = getFirstNeighbor(i);
    while(w != -1) {//说明有
      if(!isVisited[w]) {
        dfs(isVisited, w);
      }
      //如果w结点已经被访问过
      w = getNextNeighbor(i, w);
    }

  }

  //对dfs 进行一个重载, 遍历我们所有的结点，并进行 dfs
  public void dfs() {
    isVisited = new boolean[vertexList.size()];
    //遍历所有的结点，进行dfs[回溯]
    for(int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
      if(!isVisited[i]) {
        dfs(isVisited, i);
      }
    }
  }

  //对一个结点进行广度优先遍历的方法
  private void bfs(boolean[] isVisited, int i) {
    int u ; // 表示队列的头结点对应下标
    int w ; // 邻接结点w
    //队列，记录结点访问的顺序
    LinkedList queue = new LinkedList();
    //访问结点，输出结点信息
    System.out.print(getValueByIndex(i) + "=>");
    //标记为已访问
    isVisited[i] = true;
    //将结点加入队列
    queue.addLast(i);

    while( !queue.isEmpty()) {
      //取出队列的头结点下标
      u = (Integer)queue.removeFirst();
      //得到第一个邻接结点的下标 w
      w = getFirstNeighbor(u);
      while(w != -1) {//找到
        //是否访问过
        if(!isVisited[w]) {
          System.out.print(getValueByIndex(w) + "=>");
          //标记已经访问
          isVisited[w] = true;
          //入队
          queue.addLast(w);
        }
        //以u为前驱点，找w后面的下一个邻结点
        w = getNextNeighbor(u, w); //体现出我们的广度优先
      }
    }

  }

  //遍历所有的结点，都进行广度优先搜索
  public void bfs() {
    isVisited = new boolean[vertexList.size()];
    for(int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
      if(!isVisited[i]) {
        bfs(isVisited, i);
      }
    }
  }

  //图中常用的方法
  //返回结点的个数
  public int getNumOfVertex() {
    return vertexList.size();
  }
  //显示图对应的矩阵
  public void showGraph() {
    for(int[] link : edges) {
      System.err.println(Arrays.toString(link));
    }
  }
  //得到边的数目
  public int getNumOfEdges() {
    return numOfEdges;
  }
  //返回结点i(下标)对应的数据 0->"A" 1->"B" 2->"C"
  public String getValueByIndex(int i) {
    return vertexList.get(i);
  }
  //返回v1和v2的权值
  public int getWeight(int v1, int v2) {
    return edges[v1][v2];
  }
  //插入结点
  public void insertVertex(String vertex) {
    vertexList.add(vertex);
  }
  //添加边
  /**
   *
   * @param v1 表示点的下标即使第几个顶点  "A"-"B" "A"->0 "B"->1
   * @param v2 第二个顶点对应的下标
   * @param weight 表示
   */
  public void insertEdge(int v1, int v2, int weight) {
    edges[v1][v2] = weight;
    edges[v2][v1] = weight;
    numOfEdges++;
  }
}
